KR102399416B1 - 유기 발광 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는, 영상을 표시하는 표시 영역 및 상기 표시 영역의 주변에 위치하는 투과 영역을 포함하는 기판, 상기 표시 영역 및 투과 영역에 위치하며, 상기 기판 위에 형성되는 제1 절연막, 상기 표시 영역에 위치하며, 일부가 상기 제1 절연막 위에 형성되는 박막 트랜지스터, 상기 표시 영역 및 투과 영역에 위치하며, 상기 제1 절연막 위에 형성되어 상기 박막 트랜지스터를 덮는 제2 절연막 및 상기 표시 영역에 위치하며, 상기 제2 절연막 위에 형성되어 상기 박막 트랜지스터에 연결되는 유기 발광 소자를 포함하며, 상기 제2 절연막에는 상기 투과 영역에서 상기 제1 절연막의 일부가 노출되는 제1 투과 홀이 형성되며, 상기 투과 홀 내에 상기 제1 절연막 위에 스페이서가 위치한다.

Description

유기 발광 표시 장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DISPLAY}
본 발명은 유기 발광 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 투명한 유기 발광 표시 장치에 관한 것이다.
현재 알려져 있는 표시 장치에는 액정 표시 장치(liquid crystal display: LCD), 플라즈마 표시 장치(plasma display panel: PDP), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode device: OLED device), 전계 효과 표시 장치(field effect display: FED), 전기 영동 표시 장치(electrophoretic display device) 등이 있다.
특히, 유기 발광 표시 장치는 두 개의 전극과 그 사이에 위치하는 유기 발광층을 포함하며, 하나의 전극으로부터 주입된 전자(electron)와 다른 전극으로부터 주입된 정공(hole)이 유기 발광층에서 결합하여 여기자(exciton)를 형성하고, 여기자가 에너지를 방출하면서 발광한다.
유기 발광 표시 장치는 자발광(self-luminance) 특성을 가지며, 액정 표시 장치와 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로 두께와 무게를 줄일 수 있다. 또한, 유기 발광 표시 장치는 낮은 소비 전력, 높은 휘도 및 빠른 응답 속도 등의 고품위 특성을 나타내므로 차세대 표시 장치로 주목을 받고 있다.
최근에는, 유기 발광 소자와 이웃한 위치에 외부 빛이 투과되는 투과 영역이 형성된 표시 장치가 개발되고 있다. 투과 영역이 형성된 표시 장치는, 전체적으로 투명한 표시 장치로 인식된다.
이때, 상기 표시 장치의 투과도를 향상시키기 위해 표시 영역에만 공통 전극을 형성하게 된다. 그러나, 표시 영역에만 공통 전극을 형성하기 위해 사용되는 파인 메탈 마스크(Fine Metal Mask)에 의해 상기 표시 장치 내에 암점이 발생하는 문제점이 있다.
상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명은 파인 메탈 마스크에 의해 투명 표시 장치 내에 암점이 발생하는 것을 방지할 수 있는 유기 발광 표시 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는, 영상을 표시하는 표시 영역 및 상기 표시 영역의 주변에 위치하는 투과 영역을 포함하는 기판, 상기 표시 영역 및 투과 영역에 위치하며, 상기 기판 위에 형성되는 제1 절연막, 상기 표시 영역에 위치하며, 일부가 상기 제1 절연막 위에 형성되는 박막 트랜지스터, 상기 표시 영역 및 투과 영역에 위치하며, 상기 제1 절연막 위에 형성되어 상기 박막 트랜지스터를 덮는 제2 절연막 및 상기 표시 영역에 위치하며, 상기 제2 절연막 위에 형성되어 상기 박막 트랜지스터에 연결되는 유기 발광 소자를 포함하며, 상기 제2 절연막에는 상기 투과 영역에서 상기 제1 절연막의 일부가 노출되는 제1 투과 홀이 형성되며, 상기 투과 홀 내에 상기 제1 절연막 위에 스페이서가 위치한다.
상기 박막 트랜지스터는, 상기 제1 절연막에 의해 덮히는 반도체층, 상기 제1 절연막 위에 형성되는 게이트 전극 및 상기 게이트 전극 위에 위치하며, 상기 반도체층과 연결된 소스 전극 및 드레인 전극을 포함할 수 있다.
상기 제1 절연막은, 상기 기판 위에 형성되는 버퍼층 및 상기 상기 버퍼층 위에 형성되며 상기 반도체층을 덮는 게이트 절연막을 포함할 수 있다.
상기 버퍼층 및 상기 게이트 절연막 중 적어도 하나는 실록산계 수지를 포함할 수 있다.
상기 게이트 절연막은 복수의 층으로 이루어질 수 있다.
상기 유기 발광 소자는, 상기 제2 절연막 위에 형성되며, 상기 드레인 전극과 연결되는 제1 전극, 상기 제1 전극 위에 위치하는 유기 발광층 및 상기 유기 발광층 위에 위치하는 제2 전극을 포함하며, 상기 제2 절연막 위에 형성되며, 상기 제1 전극의 일부가 노출되는 화소 영역을 정의하는 화소 정의막이 형성되며, 상기 유기 발광층은 상기 화소 영역 내에 상기 제1 전극과 접촉할 수 있다.
상기 제2 전극은 상기 표시 영역에만 위치할 수 있다.
상기 화소 정의막에는, 상기 투과 영역에서 상기 제1 절연막의 일부가 노출되며 상기 제1 투과 홀과 대응되는 위치에 제2 투과 홀이 형성될 수 있다.
상기 스페이서는 상기 화소 정의막 위로 돌출될 수 있다.
상기 스페이서가 상기 화소 정의막 위로 돌출된 높이는 1 ㎛ ~ 3 ㎛일 수 있다.
상기 스페이서는, 상기 제1 절연막 위에 형성되는 제1 돌출부 및 상기 제1 돌출부 위에 형성되는 제2 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 제1 돌출부는 상기 제2 절연막과 일체로 형성될 수 있다.
상기 제2 돌출부는 상기 화소 정의막과 일체로 형성될 수 있다.
상기 제1 절연막 위에 형성되며 상기 게이트 전극을 덮는 층간 절연막을 더 포함하며, 상기 층간 절연막에는, 상기 투과 영역에서 상기 제1 절연막의 일부가 노출되며 상기 제1 투과 홀과 대응되는 위치에 제3 투과 홀이 형성될 수 있다.
상기 제1 절연막 위에 형성되며 상기 게이트 전극을 덮는 층간 절연막을 더 포함하며, 상기 투과 영역에서 상기 층간 절연막의 일부가 상기 제1 투과 홀을 통해 노출될 수 있다.
상기 스페이서는 상기 투과 홀 내에 복수개로 형성될 수 있다.
상기한 바와 같은 유기 발광 표시 장치에 의하면, 표시 영역에 공통 전극을 형성하는 과정에서 파인 메탈 마스크에 의해 화소 전극 또는 화소 정의막 등에 암점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 배치도이다.
도 2는 유기 발광 표시 장치의 하나의 화소의 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 하나의 화소의 배치도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ을 따라 자른 유기 발광 표시 장치의 단면도이다.
도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ를 따라 자른 유기 발광 표시 장치의 단면도이다.
도 6은 도 3의 Ⅴ-Ⅴ를 따라 자른 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 단면도이다.
도 7은 마스크를 이용하여 공통 전극을 형성하는 과정을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "~상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 배치도이며, 도 2는 유기 발광 표시 장치의 하나의 화소의 등가 회로도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 하나의 화소의 배치도이며, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ을 따라 자른 유기 발광 표시 장치의 단면도이며, 도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ를 따라 자른 유기 발광 표시 장치의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는, 영상을 표시하는 표시 영역(PA)과 빛이 투과되는 투과 영역(TA)을 포함하는 투명 표시 장치이다.
이때, 표시 영역(PA)은 복수의 서브 화소(PX1, PX2, PX3)로 이루어진다. 상기 복수의 서브 화소(PX1, PX2, PX3)는 하나의 화소를 구성하는 복수의 서브 화소에 해당될 수 있다. 예를 들어, 서브 화소(PX1, PX2, PX3)는 각각 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소에 해당될 수 있다.
복수의 서브 화소(PX1, PX2, PX3) 각각에는 유기 발광 소자(70), 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, T1, T2) 등을 포함한다.
그리고, 투과 영역(TA)은 투과 홀(400)을 통해 외부의 빛이 투과하는 영역에 해당된다. 외부의 빛이 투과 영역(TA)을 투과함으로써, 투명 표시 장치가 전체적으로 투명하다고 인식하게 된다.
우선, 도 2를 참조하여, 표시 영역(PA)의 하나의 서브 화소에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 유기 발광 표시 장치는 복수의 신호선(121, 171, 172)과 이들에 연결되어 있는 화소(pixel, PX)를 포함한다. 여기에서, 화소(PX)는 적색 화소(PX1), 녹색 화소(PX2) 및 청색 화소(PX3) 중 어느 하나일 수 있다.
신호선은 주사 신호를 전달하는 게이트선(gate line, 121), 데이터 신호를 전달하는 데이터선(data line, 171), 구동 전압을 전달하는 구동 전압선(driving voltage line, 172) 등을 포함한다.
게이트선(121)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(171)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다. 구동 전압선(172)은 대략 열 방향으로 뻗어 있는 것으로 도시되어 있으나, 행 방향 또는 열 방향으로 뻗거나 그물 모양으로 형성될 수 있다.
이때, 한 화소(PX)는 스위칭 트랜지스터(switching transistor)(T1) 및 구동 트랜지스터(driving transistor)(T2)를 포함하는 박막 트랜지스터, 유지 축전기(storage capacitor, Cst) 및 유기 발광 소자(organic light emitting element, LD)를 포함한다. 도면에 표시되지 않았으나, 하나의 화소(PX)는 유기 발광 소자에 제공되는 전류를 보상하기 위해 부가적으로 박막 트랜지스터 및 축전기를 더 포함할 수 있다.
스위칭 트랜지스터(T1)는 제어 단자(control terminal)(N1), 입력 단자(input terminal)(N2) 및 출력 단자(output terminal)(N3)를 포함한다. 이때, 제어 단자(N1)는 게이트선(121)에 연결되어 있고, 입력 단자(N2)는 데이터선(171)에 연결되어 있으며, 출력 단자(N3)는 구동 트랜지스터(T2)에 연결되어 있다.
스위칭 트랜지스터(T1)는 게이트선(121)으로부터 받은 주사 신호에 응답하여 데이터선(171)으로부터 받은 데이터 신호를 구동 트랜지스터(T2)에 전달한다.
그리고, 구동 트랜지스터(T2) 또한 제어 단자(N3), 입력 단자(N4) 및 출력 단자(N5)를 포함한다. 이때, 제어 단자(N3)는 스위칭 트랜지스터(T1)에 연결되어 있고, 입력 단자(N4)는 구동 전압선(172)에 연결되어 있으며, 출력 단자(N5)는 유기 발광 소자(LD)에 연결되어 있다.
구동 트랜지스터(T2)는 제어 단자(N3)와 출력 단자(N5) 사이에 걸리는 전압에 따라 그 크기가 달라지는 출력 전류(Id)를 흘린다.
이때, 축전기(Cst)는 구동 트랜지스터(T2)의 제어 단자(N3)와 입력 단자(N4) 사이에 연결되어 있다. 여기에서, 축전기(Cst)는 구동 트랜지스터(T2)의 제어 단자(N3)에 인가되는 데이터 신호를 충전하고 스위칭 트랜지스터(T1)가 턴 오프(turn-off)된 뒤에도 이를 유지한다.
한편, 유기 발광 소자(LD)는 예를 들면 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode, OLED)로서, 구동 트랜지스터(T2)의 출력 단자(N5)에 연결되어 있는 애노드(anode)와 공통 전압(Vss)에 연결되어 있는 캐소드(cathode)를 가진다. 유기 발광 소자(LD)는 구동 트랜지스터(T2)의 출력 전류(Id)에 따라 세기를 달리하여 발광함으로써 영상을 표시한다.
유기 발광 소자(LD)는 적색, 녹색, 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 어느 하나 또는 하나 이상의 빛을 고유하게 내는 유기 물질을 포함할 수 있으며, 유기 발광 장치는 이들 색의 공간적인 합으로 원하는 영상을 표시한다.
스위칭 트랜지스터(T1) 및 구동 트랜지스터(T2)는 n-채널 전계 효과 트랜지스터(field effect transistor, FET)이지만, 이들 중 적어도 하나는 p-채널 전계 효과 트랜지스터일 수 있다. 또한, 트랜지스터(T1, T2), 축전기(Cst) 및 유기 발광 소자(LD)의 연결 관계가 바뀔 수 있다.
하기에서는, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 구조에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 우선, 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 표시 영역(PA)의 구조에 대해 상술하기로 한다.
기판(110)은 유리, 석영, 세라믹 또는 플라스틱 등으로 이루어진 절연성 기판으로 형성될 수 있다.
그리고, 기판(110) 위에는 버퍼층(120)이 형성되어 있다. 버퍼층(120)은 질화규소(SiNx)의 단일막 또는 질화 규소(SiNx)와 산화 규소(SiO2)가 적층된 이중막 구조로 형성될 수 있다. 버퍼층(120)은 불순물 또는 수분과 같이 불필요한 성분의 침투를 방지하면서 동시에 표면을 평탄화하는 역할을 한다.
버퍼층(120) 위에는 서로 이격된 위치에 스위칭 반도체층(135a) 및 구동 반도체층(135b)이 형성되어 있다.
이러한 반도체층(135a, 135b)은 폴리 실리콘 또는 산화물 반도체로 이루어질 수 있다. 이때, 산화물 반도체는 티타늄(Ti), 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 게르마늄(Ge), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 주석(Sn) 또는 인듐(In)을 기본으로 하는 산화물, 이들의 복합 산화물인 산화아연(ZnO), 인듐-갈륨-아연 산화물(InGaZnO4), 인듐-아연 산화물(Zn-In-O), 아연-주석 산화물(Zn-Sn-O) 인듐-갈륨 산화물 (In-Ga-O), 인듐-주석 산화물(In-Sn-O), 인듐-지르코늄 산화물(In-Zr-O), 인듐-지르코늄-아연 산화물(In-Zr-Zn-O), 인듐-지르코늄-주석 산화물(In-Zr-Sn-O), 인듐-지르코늄-갈륨 산화물(In-Zr-Ga-O), 인듐-알루미늄 산화물(In-Al-O), 인듐-아연-알루미늄 산화물(In-Zn-Al-O), 인듐-주석-알루미늄 산화물(In-Sn-Al-O), 인듐-알루미늄-갈륨 산화물(In-Al-Ga-O), 인듐-탄탈륨 산화물(In-Ta-O), 인듐-탄탈륨-아연 산화물(In-Ta-Zn-O), 인듐-탄탈륨-주석 산화물(In-Ta-Sn-O), 인듐-탄탈륨-갈륨 산화물(In-Ta-Ga-O), 인듐-게르마늄 산화물(In-Ge-O), 인듐-게르마늄-아연 산화물(In-Ge-Zn-O), 인듐-게르마늄-주석 산화물(In-Ge-Sn-O), 인듐-게르마늄-갈륨 산화물(In-Ge-Ga-O), 티타늄-인듐-아연 산화물(Ti-In-Zn-O), 하프늄-인듐-아연 산화물(Hf-In-Zn-O) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
반도체층(135a, 135b)이 산화물 반도체로 이루어지는 경우에는 고온 등의 외부 환경에 취약한 산화물 반도체를 보호하기 위해 별도의 보호층이 추가될 수 있다.
반도체층(135a, 135b)은 불순물이 도핑되지 않은 채널 영역과, 채널 영역의 양 옆으로 불순물이 도핑되어 형성된 소스 영역 및 드레인 영역을 포함한다. 여기서, 불순물은 박막 트랜지스터의 종류에 따라 달라지며, n형 불순물 또는 p형 불순물이 가능하다.
스위칭 반도체층(135a) 및 구동 반도체층(135b)은 각각 채널 영역(1355)과 채널 영역(1355)의 양측에 각각 형성된 소스 영역(1356) 및 드레인 영역(1357)으로 구분된다.
스위칭 반도체층(135a) 및 구동 반도체층(135b)의 채널 영역(1355)은 불순물이 도핑되지 않은 폴리 실리콘, 즉 진성 반도체(intrinsic semiconductor)를 포함할 수 있다.
그리고, 스위칭 반도체층(135a) 및 구동 반도체층(135b)의 소스 영역(1356) 및 드레인 영역(1357)은 도전성 불순물이 도핑된 폴리 실리콘, 즉 불순물 반도체(impurity semiconductor)을 포함할 수 있다.
스위칭 반도체층(135a) 및 구동 반도체층(135b) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140)은 질화 규소 및 산화 규소 중 적어도 하나를 포함한 단층 또는 복수층일 수 있다.
이때, 버퍼층(120) 및 게이트 절연막(140)은 표시 영역(PA)뿐만 아니라 투과 영역(TA)에 함께 형성될 수 있다. 이하, 명세서에서는 상기 버퍼층(120) 및 게이트 절연막(140)을 하나의 제1 절연막으로 설명할 수 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 게이트선(121), 구동 게이트 전극(125a) 및 제1 커패시터 전극(128)이 형성되어 있다.
게이트선(121)은 가로 방향으로 뻗어 있으며, 스캔 신호를 스위칭 트랜지스터(T1)에 전달한다. 이때, 게이트선(121)은 스위칭 반도체층(135a)으로 돌출한 스위칭 게이트 전극(125a)을 포함한다.
구동 게이트 전극(125b)은 제1 커패시터 전극(128)으로부터 구동 반도체층(135b)으로 돌출되어 있다. 스위칭 게이트 전극(125a) 및 구동 게이트 전극(125b)은 각각 채널 영역(1355)과 중첩한다.
한편, 게이트선(121), 구동 게이트 전극(125b) 및 제1 커패시터 전극 (128) 위에는 층간 절연막(160)이 형성된다. 층간 절연막(160)은 게이트 절연막(140)과 마찬가지로 질화 규소 또는 산화 규소 등으로 형성될 수 있다.
층간 절연막(160)과 게이트 절연막(140)에는 소스 영역(1356)과 드레인 영역(1357)을 각각 노출하는 소스 접촉 구멍(61)과 드레인 접촉 구멍(62)이 형성되어 있고, 제1 커패시터 전극(128)의 일부를 노출하는 스토리지 접촉 구멍(63)이 형성되어 있다.
층간 절연막(160) 위에는 스위칭 소스 전극(176a)을 가지는 데이터선(171), 구동 소스 전극(176b) 및 제2 커패시터 전극(178)을 가지는 구동 전압선(172), 제1 커패시터 전극 (128)과 연결되는 스위칭 드레인 전극(177a) 및 구동 드레인 전극(177b)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 게이트선(121)과 교차하는 방향으로 뻗어 있다. 구동 전압선(172)은 구동 전압을 전달하며 데이터선(171)과 분리되어 같은 방향으로 뻗어 있다.
스위칭 소스 전극(176a)은 데이터선(171)으로부터 스위칭 반도체층(135a)을 향해서 돌출되어 있으며, 구동 소스 전극(176b)은 구동 전압선(172)으로부터 구동 반도체층(135b)을 향해서 돌출되어 있다.
스위칭 소스 전극(176a)과 구동 소스 전극(176b)은 각각 소스 접촉 구멍(61)을 통해서 소스 영역(1356)과 연결되어 있다. 스위칭 드레인 전극(177a)은 스위칭 소스 전극(176a)과 마주하고 구동 드레인 전극(177b)은 구동 소스 전극(176b)과 마주한다.
그리고, 스위칭 드레인 전극(177a) 및 구동 드레인 전극(177b)은 각각 드레인 접촉 구멍(62)을 통해서 드레인 영역(1357)과 연결되어 있다.
스위칭 드레인 전극(177a)은 연장되어 층간 절연막(160)에 형성된 접촉 구멍(63)을 통해서 제1 커패시터 전극(128) 및 구동 게이트 전극(125b)과 전기적으로 연결된다.
제2 커패시터 전극(178)은 구동 전압선(172)에서 돌출하여 제1 커패시터 전극(128)과 중첩하고 있다. 따라서, 제1 커패시터 전극(128)과 제2 커패시터 전극(178)은 층간 절연막(160)을 유전체로 하여 스토리지 커패시터(Cst)를 이룬다.
스위칭 반도체층(135a), 스위칭 게이트 전극(125a), 스위칭 소스 전극(176a) 및 스위칭 드레인 전극(177a)은 스위칭 박막 트랜지스터(T1)를 이룬다. 한편, 구동 반도체층(135b), 구동 게이트 전극(125a), 구동 소스 전극(176b) 및 구동 드레인 전극(177b)은 구동 박막 트랜지스터(T2)를 이룬다.
이러한 스위칭 박막 트랜지스터(T1) 및 구동 박막 트랜지스터(T2)는 스위칭 소자에 해당한다. 본 실시예에 따르면, 상기 스위칭 및 구동 박막 트랜지스터(T1, T2)는 유기 발광 표시 장치의 표시 영역(PA)에 형성된다.
스위칭 소스 전극(176a), 구동 소스 전극(176b), 스위칭 드레인 전극(177a) 및 구동 드레인 전극(177b) 위에는 평탄화막(180)이 형성되어 있다. 평탄화막(180)은 그 위에 형성될 유기 발광 소자의 발광 효율을 높이기 위해 단차를 없애고 평탄화시키는 역할을 한다. 상기 평탄화막(180)은 하기에서 제2 절연막으로 설명될 수 있다.
평탄화막(180)은 폴리아크릴계 수지(polyacrylates resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드계 수지(polyamides resin), 폴리이미드계 수지(polyimides rein), 불포화 폴리에스테르계 수지(unsaturated polyesters resin), 폴리페닐렌계 수지(poly phenylenethers resin), 폴리페닐렌설파이드계 수지(poly phenylenesulfides resin), 실록산계 수지, 실리카 계열의 무기물일 수 있다.
평탄화막(180) 위에는 화소 전극(710)이 형성된다. 이때, 화소 전극(710)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(산화 아연) 또는 In2O3(Indium Oxide) 등의 투명한 도전 물질이나 리튬(Li), 칼슘(Ca), 플루오르화리튬/칼슘(LiF/Ca), 플루오르화리튬/알루미늄(LiF/Al), 알루미늄(Al), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 또는 금(Au) 등의 반사성 금속으로 만들어질 수 있다.
화소 전극(710)은 층간 절연막(160)에 형성된 접촉 구멍(181)을 통해서 구동 박막 트랜지스터(T2)의 구동 드레인 전극(177b)과 전기적으로 연결되어 유기 발광 소자(70)의 애노드 전극이 된다.
평탄화막(180) 및 화소 전극(710)의 가장자리부 위에는 화소 정의막(350)이 형성되어 있다. 화소 정의막(350)은 화소 전극(710)을 노출하는 개구부를 가진다.
이때, 화소 정의막(350)은, 폴리아미드(Polyamide), 폴리아크릴계(polyacrylates) 또는 폴리이미드계(polyimides) 등의 수지, 실록산계 수지, 실리카 계열의 무기물일 수 있다.
화소 정의막(350)의 개구부에는 유기 발광층(720)이 형성되어 있다. 유기 발광층(720)은 발광층, 정공 수송층(hole-injection layer, HIL), 정공 수송층(hole-transporting layer, HTL), 전자 수송층(electron-transporting layer, ETL) 및 전자 주입층(electron-injection layer, EIL) 중 하나 이상을 포함하는 복수층으로 형성된다.
유기 발광층(720)이 이들 모두를 포함할 경우 정공 주입층이 애노드 전극인 화소 전극(710) 위에 위치하고 그 위로 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층이 차례로 적층될 수 있다.
유기 발광층(720)은 적색을 발광하는 적색 유기 발광층, 녹색을 발광하는 녹색 유기 발광층 및 청색을 발광하는 청색 유기 발광층을 포함할 수 있으며, 적색 유기 발광층, 녹색 유기 발광층 및 청색 유기 발광층은 각각 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소에 형성되어 컬러 화상을 구현하게 된다.
또한, 유기 발광층(720)은 적색 유기 발광층, 녹색 유기 발광층 및 청색 유기 발광층을 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소에 모두 함께 적층하고, 각 화소별로 적색 색필터, 녹색 색필터 및 청색 색필터를 형성하여 컬러 화상을 구현할 수 있다.
다른 예로, 백색을 발광하는 백색 유기 발광층을 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소 모두에 형성하고, 각 화소별로 각각 적색 색필터, 녹색 색필터 및 청색 색필터를 형성하여 컬러 화상을 구현할 수도 있다. 백색 유기 발광층과 색필터를 이용하여 컬러 화상을 구현하는 경우, 적색 유기 발광층, 녹색 유기 발광층 및 청색 유기 발광층을 각각의 개별 화소 즉, 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소에 증착하기 위한 증착 마스크를 사용하지 않아도 된다.
다른 예에서 설명한 백색 유기 발광층은 하나의 유기 발광층으로 형성될 수 있음은 물론이고, 복수 개의 유기 발광층을 적층하여 백색을 발광할 수 있도록 한 구성까지 포함한다. 예로, 적어도 하나의 옐로우 유기 발광층과 적어도 하나의 청색 유기 발광층을 조합하여 백색 발광을 가능하게 한 구성, 적어도 하나의 시안 유기 발광층과 적어도 하나의 적색 유기 발광층을 조합하여 백색 발광을 가능하게 한 구성, 적어도 하나의 마젠타 유기 발광층과 적어도 하나의 녹색 유기 발광층을 조합하여 백색 발광을 가능하게 한 구성 등도 포함할 수 있다.
화소 정의막(350) 및 유기 발광층(720) 위에는 공통 전극(730)이 형성된다. 공통 전극(730)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(산화 아연) 또는 In2O3(Indium Oxide) 등의 투명한 도전 물질이나 리튬(Li), 칼슘(Ca), 플루오르화리튬/칼슘(LiF/Ca), 플루오르화리튬/알루미늄(LiF/Al), 알루미늄(Al), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 또는 금(Au) 등의 반사성 금속으로 만들어질 수 있다.
공통 전극(730)은 유기 발광 소자(70)의 캐소드 전극이 된다. 이와 같이, 화소 전극(710), 유기 발광층(720) 및 공통 전극(730)은 유기 발광 소자(70)를 이룬다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에서는 공통 전극(730)은 표시 영역(PA) 내에만 위치한다. 즉, 공통 전극(730)은 투과 영역(TA)에는 위치하지 않는다. 이와 같이, 공통 전극(730)이 표시 영역(PA) 내에만 위치하면, 공통 전극(730)에 의해빛이 반사되거나 흡수되는 것을 방지하여 투명 표시 장치의 투과도를 향상시킬 수 있다.
한편, 공통 전극(730) 위에는 유기 발광 소자(70)를 보호하는 덮개막(미도시)이 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 투과 영역(TA)에는 투과 홀(400)이 형성된다. 전술한 바와 같이, 외부의 빛이 투과 홀(400)을 관통함으로써, 본 발명인 유기 발광 표시 장치가 투명 표시 장치인 것으로 인식하게 된다.
이때, 투과 홀(400)은 투과 영역(TA)에서 층간 절연막(160), 평탄화막(180) 및 화소 정의막(350)을 관통하여 형성될 수 있다. 여기에서, 투과 홀(400)은 제1 내지 제 제3 투과 홀(410, 430, 450)을 포함하는데, 제1 투과 홀(410)은 평탄화막(180)에 형성되며, 제2 투과 홀(430)은 화소 정의막(350)에 형성되며, 제3 투과 홀(450)은 층간 절연막(160)에 형성될 수 있다.
투과 영역(TA)에서는, 투과 홀(400)을 통해 제1 절연막의 일부가 노출될 수 있다. 보다 자세히, 투과 홀(400)을 통해 게이트 절연막(140)이 노출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 투과 홀(400) 내에는 스페이서(300)가 형성될 수 있다. 스페이서(300)는 게이트 절연막(140) 위에 돌출 형성될 수 있다. 유기 발광 표시 장치의 제조 공정에서, 스페이서(300)는 표시 영역(PA)에 공통 전극(730)을 형성하는데 사용되는 파인 메탈 마스크(Fine Metal Mask, FMM)를 지지할 수 있다.
도 7은 마스크를 이용하여 공통 전극을 형성하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 표시 영역(PA)에만 공통 전극(730)을 형성하기 위해, 상기 표시 영역(PA)에 대응되는 위치에 개구가 형성되는 파인 메탈 마스크(900)를 기판(110) 위에 위치한다. 그리고 나서, 공통 전극(730)을 형성하는 물질을 도포하여 도 5에 도시된 바와 같이 표시 영역(PA)에만 공통 전극(730)을 형성한다.
그러나, 상기 메탈 마스크(900)는 자체 하중에 의해 처짐이 발생할 수 있다. 이에 의해, 파인 메탈 마스크(FMM)의 일부가 화소 전극(710), 화소 정의막(350)등의 일부와 접촉하게 되어, 화소 전극(710) 등에 찍힌 자국, 즉 암점이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제조 과정에서 파인 메탈 마스크(900)에 의해 암점이 발생되는 것을 방지하기 위해, 투과 영역(TA)의 투과 홀(400) 내에 스페이서(300)가 형성된다.
이때, 스페이서(300)는 화소 정의막(350) 위로 돌출 형성될 수 있다. 파인 메탈 마스크(900)와 화소 정의막(350)이 일정한 간격을 유지할 수 있도록, 스페이서(300)는 화소 정의막(350) 위로 돌출되는 것이 바람직하다. 이때, 스페이서(300)가 화소 정의막(350)으로부터 돌출되는 높이(H)는 대략 1 ㎛ ~ 3 ㎛ 일 수 있다.
한편, 투과 홀(400) 내에 스페이서(300)는 복수개가 형성될 수 있다. 도 5에서는 투과 홀(400) 내에 하나의 스페이서(300)가 형성되는 것으로 도시되나, 이에 한정되지 않고 복수의 스페이서(300)가 형성될 수 있다.
유기 발광 표시 장치의 제조 공정에 사용되는 파인 메탈 마스크(FMM)의 재질, 크기, 두께, 무게 등에 따라 파인 메탈 마스크(FMM)에서 발생되는 처짐의 양이 다를 수 있다. 따라서, 스페이서(300)의 개수를 조절하면, 파인 메탈 마크스(FMM)의 처짐 양을 조절할 수 있다. 예를 들어, 파인 메탈 마스크(FMM)의 크기 또는 무게가 큰 경우, 스페이서(300)의 개수를 증가시켜 파인 메탈 마스크(FMM)의 처짐 양을 줄일 수 있을 것이다. 또한, 스페이서(300)가 복수개로 이루어지면, 화소 정의막(350)으로부터 도출되는 스페이서(300)의 높이(H)도 줄일 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 스페이서(300)는 제1 및 제2 돌출부(310, 330)로 이루어질 수 있다. 제1 돌출부(310)는 게이트 절연막(140) 위에 돌출 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 제2 돌출부(330)는 상기 제1 돌출부(310) 위에 돌출 형상으로 형성될 수 있다.
이때, 제1 돌출부(310)는 평탄화막(180)과 일체로 형성될 수 있다. 즉, 제1 돌출부(310)는 평탄화막(180)을 형성하는 공정에서 평탄화막(180)과 동시에 형성될 수 있다.
따라서, 제1 돌출부(310)는 평탄화막(180)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 돌출부(310)는 폴리아크릴계 수지(polyacrylates resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드계 수지(polyamides resin), 폴리이미드계 수지(polyimides rein), 불포화 폴리에스테르계 수지(unsaturated polyesters resin), 폴리페닐렌계 수지(poly phenylenethers resin), 폴리페닐렌설파이드계 수지(poly phenylenesulfides resin), 실록산계 수지, 실리카 계열의 무기물일 수 있다. 특히, 바람직하게는, 제1 돌출부(310)는 실록산계 수지로 형성될 수 있다.
투과 영역(TA)의 투과 홀(400) 내에 스페이서(300)가 형성되면, 투과 영역(TA)으로 투과되는 빛의 양을 감소시킬 수 있다. 이에 의해, 투명 표시 장치의 투과도가 감소될 수 있다. 스페이서(300)에 의한 투과도의 감소를 방지하기 위해, 스페이서(300)를 구성하는 제1 돌출부(310)를 투과율이 높은 실록산계 수지로 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 제2 돌출부(330)는 화소 정의막(350)과 일체로 형성될 수 있다. 즉, 제2 돌출부(330)는 화소 정의막(350)을 형성하는 공정에서 화소 정의막(350)과 동시에 형성될 수 있다.
따라서, 제2 돌출부(330)는 화소 정의막(350)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 돌출부(330)는 폴리아미드(Polyamide), 폴리아크릴계(polyacrylates) 또는 폴리이미드계(polyimides) 등의 수지, 실록산계 수지, 실리카 계열의 무기물일 수 있다. 특히, 바람직하게는, 제2 돌출부(330)는 실록산계 수지로 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 스페이서(300)에 의한 투명 표시 장치의 투과도의 감소를 방지하기 위해, 스페이서(300)를 구성하는 제2 돌출부(330)를 투과율이 높은 실록산계 수지로 형성하는 것이 바람직하다.
하기에서는, 도 6을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 대해 설명하기로 한다. 본 발명의 다른 실시예의 유기 발광 표시 장치를 설명함에 있어, 본 발명의 일 실시예의 유기 발광 표시 장치의 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는, 투과 영역(TA)에서 층간 절연막(160)에 투과 홀이 형성되지 않는다. 즉, 도 5와 달리, 층간 절연막(160)이 투과 영역(TA)에서 게이트 절연막(140)을 덮는다.
결국, 본 실시예에서는, 투과 홀(400)에 의해 층간 절연막(160)의 일부가 노출될 수 있다.
한편, 투과 영역(TA)의 투과 홀(400) 내에 스페이서(301)가 형성될 수 있다. 스페이서(301)는 층간 절연막(160) 위에 돌출 형성될 수 있다. 본 실시예에 따른 스페이서(301)는 제1 및 제2 돌출부(311, 331)로 이루어질 수 있다. 제1 돌출부(311)는 게이트 절연막(140) 위에 돌출 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 제2 돌출부(331)는 상기 제1 돌출부(311) 위에 돌출 형상으로 형성될 수 있다.
이때, 제1 돌출부(311)는 평탄화막(180)과 일체로 형성될 수 있다. 즉, 제1 돌출부(311)는 평탄화막(180)을 형성하는 공정에서 평탄화막(180)과 동시에 형성될 수 있다.
따라서, 제1 돌출부(311)는 평탄화막(180)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 돌출부(311)는 폴리아크릴계 수지(polyacrylates resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드계 수지(polyamides resin), 폴리이미드계 수지(polyimides rein), 불포화 폴리에스테르계 수지(unsaturated polyesters resin), 폴리페닐렌계 수지(poly phenylenethers resin), 폴리페닐렌설파이드계 수지(poly phenylenesulfides resin), 실록산계 수지, 실리카 계열의 무기물일 수 있다. 특히, 바람직하게는, 제1 돌출부(311)는 실록산계 수지로 형성될 수 있다.
투과 영역(TA)의 투과 홀(400) 내에 스페이서(301)가 형성되면, 투과 영역(TA)으로 투과되는 빛의 양을 감소시킬 수 있다. 이에 의해, 투명 표시 장치의 투과도가 감소될 수 있다. 스페이서(301)에 의한 투과도의 감소를 방지하기 위해, 스페이서(301)을 구성하는 제1 돌출부(311)를 투과율이 높은 실록산계 수지로 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 제2 돌출부(331)는 화소 정의막(350)과 일체로 형성될 수 있다. 즉, 제2 돌출부(331)는 화소 정의막(350)을 형성하는 공정에서 화소 정의막(350)과 동시에 형성될 수 있다.
따라서, 제2 돌출부(331)는 화소 정의막(350)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 돌출부(331)는 폴리아미드(Polyamide), 폴리아크릴계(polyacrylates) 또는 폴리이미드계(polyimides) 등의 수지, 실록산계 수지, 실리카 계열의 무기물일 수 있다. 특히, 바람직하게는, 제2 돌출부(331)는 실록산계 수지로 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 스페이서(301)에 의한 투명 표시 장치의 투과도의 감소를 방지하기 위해, 스페이서(301)을 구성하는 제2 돌출부(331)를 투과율이 높은 실록산계 수지로 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 투과 영역(TA)의 투과 홀(400) 내에 스페이서(300)가 형성된다. 상기 스페이서(300)가 제조 공정에서 파인 메탈 마스크(900)를 지지하며, 이에 의해 제조 과정에서 파인 메탈 마스크(900)에 의해 표시 장치내에 암점이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
110 기판 120 버퍼층
135a, 135b 반도체층 171 데이터선
172 구동 전압선 180 보호막
300 스페이서 310 제1 돌출부
330 제2 돌출부 350 화소 정의막
400 투과 홀

Claims (16)

  1. 영상을 표시하는 표시 영역 및 상기 표시 영역의 주변에 위치하는 투과 영역을 포함하는 기판;
    상기 표시 영역 및 투과 영역에 위치하며, 상기 기판 위에 형성되는 제1 절연막;
    상기 표시 영역에 위치하며, 일부가 상기 제1 절연막 위에 형성되는 박막 트랜지스터;
    상기 표시 영역 및 투과 영역에 위치하며, 상기 제1 절연막 위에 형성되어 상기 박막 트랜지스터를 덮는 제2 절연막; 및
    상기 표시 영역에 위치하며, 상기 제2 절연막 위에 형성되어 상기 박막 트랜지스터에 연결되는 유기 발광 소자를 포함하며,
    상기 제2 절연막에는 상기 투과 영역에서 상기 제1 절연막의 일부가 노출되는 제1 투과 홀이 형성되며,
    상기 제1 투과 홀 내에 상기 제1 절연막 위에 스페이서가 위치하고,
    상기 유기 발광 소자는,
    상기 제2 절연막 위에 형성되고, 상기 박막 트랜지스터에 연결되어 있는 제1 전극;
    상기 제1 전극 위에 위치하는 유기 발광층; 및
    상기 유기 발광층 위에 위치하는 제2 전극을 포함하고,
    상기 제2 전극은 상기 표시 영역에만 위치하고, 상기 투과 영역에는 위치하지 않는, 유기 발광 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는,
    상기 제1 절연막에 의해 덮히는 반도체층;
    상기 제1 절연막 위에 형성되는 게이트 전극; 및
    상기 게이트 전극 위에 위치하며, 상기 반도체층과 연결된 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는, 유기 발광 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 절연막은,
    상기 기판 위에 형성되는 버퍼층 및
    상기 버퍼층 위에 형성되며 상기 반도체층을 덮는 게이트 절연막을 포함하는, 유기 발광 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 버퍼층 및 상기 게이트 절연막 중 적어도 하나는 실록산계 수지를 포함하는, 유기 발광 표시 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 게이트 절연막은 복수의 층으로 이루어지는, 유기 발광 표시 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 상기 드레인 전극과 연결되며,
    상기 제2 절연막 위에 형성되며, 상기 제1 전극의 일부가 노출되는 화소 영역을 정의하는 화소 정의막이 형성되며,
    상기 유기 발광층은 상기 화소 영역 내에 상기 제1 전극과 접촉하는, 유기 발광 표시 장치.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 화소 정의막에는, 상기 투과 영역에서 상기 제1 절연막의 일부가 노출되며 상기 제1 투과 홀과 대응되는 위치에 제2 투과 홀이 형성되는, 유기 발광 표시 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 스페이서는 상기 화소 정의막 위로 돌출되는, 유기 발광 표시 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 스페이서가 상기 화소 정의막 위로 돌출된 높이는 1 ㎛ ~ 3 ㎛인, 유기 발광 표시 장치.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 스페이서는,
    상기 제1 절연막 위에 형성되는 제1 돌출부; 및
    상기 제1 돌출부 위에 형성되는 제2 돌출부를 포함하는, 유기 발광 표시 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 돌출부는 상기 제2 절연막과 일체로 형성되는, 유기 발광 표시 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제2 돌출부는 상기 화소 정의막과 일체로 형성되는, 유기 발광 표시 장치.
  14. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 절연막 위에 형성되며 상기 게이트 전극을 덮는 층간 절연막을 더 포함하며,
    상기 층간 절연막에는, 상기 투과 영역에서 상기 제1 절연막의 일부가 노출되며 상기 제1 투과 홀과 대응되는 위치에 제3 투과 홀이 형성되는, 유기 발광 표시 장치.
  15. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 절연막 위에 형성되며 상기 게이트 전극을 덮는 층간 절연막을 더 포함하며,
    상기 투과 영역에서 상기 층간 절연막의 일부가 상기 제1 투과 홀을 통해 노출되는, 유기 발광 표시 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 스페이서는 상기 제1 투과 홀 내에 복수개로 형성되는, 유기 발광 표시 장치.
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